ARM頻繁上云，能與x86平起平坐了嗎？

ARM在服務(wù)器市場的出鏡率可謂越來越高，無論是通用計算的云原生處理器，還是推理訓(xùn)練的AI/ML加速器，都少不了ARM的參與，為云服務(wù)廠商的獻(xiàn)上了一項誘人的高性價比可選方案。

然而，出不出服務(wù)器級別的ARM處理器是一回事，至于云服務(wù)廠商用不用那就是另一回事了。雖然ARM在服務(wù)器領(lǐng)域動作頻繁，近年來新品不斷公開發(fā)布，但從云服務(wù)廠商已經(jīng)部署的實例來看，這些ARM服務(wù)器芯片要想搶占x86的份額言之尚早，尤其是其可選數(shù)量和規(guī)模仍然不比傳統(tǒng)的x86服務(wù)器，可能也就與GPU、FPGA、NPU之類的異構(gòu)實例能作對比而已。

堅持自研的亞馬遜

亞馬遜的AWS應(yīng)該是最早引入ARM服務(wù)器的云服務(wù)廠商，2015年收購Annapurna Labs，亞馬遜就走上了自研之路。憑借其自研的Graviton系列ARM處理器，從2018年至今，已經(jīng)部署并公開了三代ARM處理器。不過從Graviton到Graviton3，主頻率的提升并不算特別明顯，只不過是從2.3GHz提升至2.6GHz，而性能上的提升還是比較可觀的。

Graviton3在實際工作負(fù)載下的提升 / 亞馬遜

倒是亞馬遜給出的性能對比項目，基本確定了這一ARM處理器的應(yīng)用范圍，比如NGINX、Node.JS、REDIS的性能提升，代表著面向網(wǎng)頁服務(wù)器；而x264、x265編碼速度和AES-256加密速度的提升，代表著面向媒體服務(wù)器和加密應(yīng)用；至于機器學(xué)習(xí)上的提升，單靠CPU的話可能還是適合一些推理工作，但整體競爭力還是比不過通用GPU。

微軟的坎坷ARM路

到微軟這邊的Azure就比較復(fù)雜了，微軟業(yè)務(wù)過去的ARM生態(tài)都是與高通深度綁定的。且不說服務(wù)器，微軟在消費級筆記本上就踩過ARM的坑，比如高通的SQ系列處理器，這一系列由于性能瓶頸被用戶所詬病。

2017年，微軟宣布了奧林匹斯計劃，其中就有用到Cavium的ThunderX2和高通的Centriq2400兩款A(yù)RM芯片。然而隨著高通收購NUVIA，準(zhǔn)備繼續(xù)發(fā)力ARM筆記本芯片，卻也退出了服務(wù)器芯片業(yè)務(wù)，而Cavium被Marvell收購后不久就停了Thunder系列處理器的開發(fā)。

微軟面臨著這樣一個窟窿，似乎已經(jīng)下定決心自己來填，2020年底，傳來了微軟自研ARM服務(wù)器芯片的消息。對于本就高利潤的云服務(wù)業(yè)務(wù)而言，若是自研處理器必然可以再度降低成本。然而，自研芯片的正式發(fā)布消息遲遲未曾出現(xiàn)，反倒迎來了Azure使用Ampere ARM處理器的消息。

Ampere Altra / Ampere

微軟近日宣布，推出基于Ampere Altra ARM處理器的通用實例Dpsv5和內(nèi)存優(yōu)化實例Epsv5，最高頻率為3.0GHz，最多提供64vCPU的選項。微軟表示與x86的同類實例相比，ARM實例的性價比提升了多達(dá)50%

多管齊下的阿里

要說使用Ampere的ARM處理器，其實國內(nèi)的阿里云反而更先一步。早在去年，阿里云就開放了AmpereARM服務(wù)器的測試申請。阿里云上的ARM服務(wù)器實例有通用型實例的g6r和計算型的c6r，均搭載了搭載了AmpereAltra處理器，前者選用了1：4的處理器與內(nèi)存配比，后者則是1：2，但兩者均基于阿里云自己的第三代神龍架構(gòu)，最高可選64 vCPU的版本。

g6r實例 / 阿里云

據(jù)阿里云官網(wǎng)給出的數(shù)據(jù)，g6r和c6r處理器的主頻率為2.8GHz，在與Ampere的官方數(shù)據(jù)進(jìn)行比對后，可以得出阿里云用的是Q80-28這一款A(yù)mpere Altra處理器，TDP為185W，屬于80核Ampere Altra主頻排第三的一版，不過阿里云最高只提供64vCPU的選項。Ampere Altra最高規(guī)格的一版頻率可達(dá)3.3GHz，與阿里云主打的g7實例所用的英特爾XeonPlatinum 8369BPl3.5GHz的睿頻頻率也相差無幾了。正如我們在前面提到的，ARM處理器的優(yōu)勢在成本上，對比同樣vGPU、內(nèi)存配置的英特爾x86實例，Ampere Altra的ARM實例的價格低了30%。

倚天710 / 阿里巴巴

我們也不能忘了阿里去年發(fā)布的倚天710芯片，這款基于ARMv9架構(gòu)的ARM芯片最高支持到128核，很明顯是奔著高性能計算去的。不過這款處理器目前還沒有正式部署在公有實例上，考慮到倚天710基于5nm制程，很有可能是因為產(chǎn)能問題。

ARM服務(wù)器仍被視為高性價比之選

從各大云服務(wù)廠商的部署情況來看，ARM服務(wù)器仍被視為一種降低成本能耗的方案，主打的仍是一個通用計算，目前還不能搶占x86高性能計算的市場?，F(xiàn)在的ARM服務(wù)器多數(shù)用于網(wǎng)頁服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、中小型數(shù)據(jù)庫、游戲服務(wù)器和媒體服務(wù)器這類計算壓力不算高的場景，而數(shù)據(jù)分析、批量計算等計算負(fù)載較高的應(yīng)用仍是x86的天下。

此外，ARM的服務(wù)器處理器雖然已經(jīng)無縫支持虛擬化，但缺乏x86處理器的多線程特性，一個vCPU也就對應(yīng)一個核心。之所以Ampere Altra有那么多不同核心配置不同頻率的SKU，就是因為有的ARM處理器并沒有動態(tài)頻率電路，因此對應(yīng)的頻率為最大靜態(tài)時鐘頻率，并沒有英特爾睿頻那樣的動態(tài)頻率功能。

不僅如此，目前的ARM服務(wù)器芯片玩家不算多，能吃到各家云服務(wù)商訂單的目前也只有Ampere，反倒是自研自用的更多一些，譬如亞馬遜的Graviton和阿里巴巴的倚天710，都是服務(wù)于自家云業(yè)務(wù)的，而英偉達(dá)的ARM服務(wù)器處理器離面世還有一段時間。由此也可以看出在這個市場做第三方供應(yīng)商確實困難，不然Marvell和高通也不會相繼退出。

產(chǎn)能也在逐漸影響部署速度，亞馬遜的Graviton3已經(jīng)于去年11月公布，但至今沒有投入部署；Ampere也早就發(fā)布了最高128核的AltraMax產(chǎn)品，但阿里云和剛公布的Azure用到的依然是Altra，加上前文提到的倚天710，ARM要想在云端與x86平起平坐，還有一段路要走。